题目内容
有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：Na+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、NO3-、SO42-、Cl-、I-、HCO3-，取该溶液实验如下：
（1）溶液中肯定存在的离子是 ．
（2）溶液中肯定不存在的离子是 ．
（3）为进一步确定其他离子，应该补充的实验是 ．
| 实验步骤 | 实验现象 |
| ①取少量该溶液，加几滴甲基橙 | 溶液变红色 |
| ②取少量该溶液，浓缩，加Cu片和浓H2SO4，加热 | 有无色气体产生，后在空气中又变成红棕色 |
| ③取少量该溶液，加BaCl2溶液 | 有白色沉淀生成 |
| ④取③中上层清液，加AgNO3溶液 | 有白色沉淀生成，且不溶于HNO3 |
| ⑤取少量该溶液，加NaOH溶液 | 有白色沉淀生成，当NaOH过量时沉淀部分溶解 |
（2）溶液中肯定不存在的离子是
（3）为进一步确定其他离子，应该补充的实验是
分析：无色溶液中，有色离子不存在，氢氧化铝是两性氧化物，能溶于强碱中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化银或者是硫酸钡，在酸性环境下，能和氢离子反应的离子不共存，根据离子反应的现象以及离子共存的知识加以分析．因是一无色透明溶液，则不含有Fe2+，
①取少量该溶液，加几滴甲基橙，溶液显红色，说明溶液显示酸性，所以HCO3-不存在；
②取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热有无色气体产生，气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明溶液中含有NO3-，则一定不含有I-；
③取少量该溶液，加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则含有SO42-；
④由于③中加入了氯化钡，无法确定原溶液中是否存在氯离子；
⑤取少量该溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有铝离子、镁离子．
①取少量该溶液，加几滴甲基橙，溶液显红色，说明溶液显示酸性，所以HCO3-不存在；
②取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热有无色气体产生，气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明溶液中含有NO3-，则一定不含有I-；
③取少量该溶液，加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则含有SO42-；
④由于③中加入了氯化钡，无法确定原溶液中是否存在氯离子；
⑤取少量该溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有铝离子、镁离子．
解答：解：因是一无色透明溶液，则不含有Fe2+，
①由于加几滴甲基橙，溶液显红色，证明溶液显酸性，故溶液中一定没有HCO3-；
②由于取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，产生了无色气体，且气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明原溶液中一定含有NO3-，故一定不会存在具有具有还原性的I-；
③取少量该溶液，加BaCl2溶液后，有白色沉淀生成，则原溶液中一定含有SO42-，故一定没有钡离子；
④由于③的上层清夜中，加AgNO3，有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，则含有Cl-，但是③中加入了氯化钡，无法证明原溶液中是否存在Cl-；
⑤由于原溶液中，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有Al3+、Mg2+；
（1）根据以上分析可知，溶液中一定存在的离子有：NO3-、SO42- Mg2+、Al3+，故答案为：NO3-、SO42-、Mg2+、Al3+；
（2）溶液中肯定不存在的离子是I-、Ba2+、Fe2+、HCO3-，故答案为：I-、Ba2+、Fe2+、HCO3-；
（3）不能确定的是：Na+、Cl-，需要进一步检验Na+、Cl-，钠离子采用焰色反应检验，火焰呈现黄色； 氯离子检验方法是：取少量原溶液，加入Ba（NO3）2溶液后，取上层清液加入AgNO3溶液和稀HNO3，若有沉淀生成，证明存在氯离子，否则不存在，
故答案为：焰色反应，取少量原溶液，加入Ba（NO3）2溶液后，取上层清液加入AgNO3溶液和稀HNO3．
①由于加几滴甲基橙，溶液显红色，证明溶液显酸性，故溶液中一定没有HCO3-；
②由于取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，产生了无色气体，且气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明原溶液中一定含有NO3-，故一定不会存在具有具有还原性的I-；
③取少量该溶液，加BaCl2溶液后，有白色沉淀生成，则原溶液中一定含有SO42-，故一定没有钡离子；
④由于③的上层清夜中，加AgNO3，有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，则含有Cl-，但是③中加入了氯化钡，无法证明原溶液中是否存在Cl-；
⑤由于原溶液中，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有Al3+、Mg2+；
（1）根据以上分析可知，溶液中一定存在的离子有：NO3-、SO42- Mg2+、Al3+，故答案为：NO3-、SO42-、Mg2+、Al3+；
（2）溶液中肯定不存在的离子是I-、Ba2+、Fe2+、HCO3-，故答案为：I-、Ba2+、Fe2+、HCO3-；
（3）不能确定的是：Na+、Cl-，需要进一步检验Na+、Cl-，钠离子采用焰色反应检验，火焰呈现黄色； 氯离子检验方法是：取少量原溶液，加入Ba（NO3）2溶液后，取上层清液加入AgNO3溶液和稀HNO3，若有沉淀生成，证明存在氯离子，否则不存在，
故答案为：焰色反应，取少量原溶液，加入Ba（NO3）2溶液后，取上层清液加入AgNO3溶液和稀HNO3．
点评：本题考查离子的共存问题，关键是明确题中信息的挖掘和应用，并能够熟悉离子不能共存的常见的原因，本题难度中等．
练习册系列答案
数学奥赛暑假天天练南京大学出版社系列答案
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有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：Na+、Mg2+、Ba2+、NO3－、SO42－、Cl－、CO32－，实验如下：
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实验步骤 |
实验现象 |
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①取少量原溶液，加入几滴酚酞试液 |
溶液变成红色 |
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②取少量原溶液加热浓缩，加入Cu片和一定浓度的H2SO4 |
有无色气体产生，该气体遇空气变成红棕色 |
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③取少量原溶液，加入BaCl2溶液 |
有白色沉淀生成 |
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④取③中上层清液，先加入稀硝酸，再加入AgNO3溶液 |
有白色沉淀生成 |
由此判断：
（1）溶液中肯定存在的离子是________________________，肯定不存在的离子是________________，可能存在的离子是________________。
（2）实验②中生成无色气体的离子方程式是________________________________。
（3）为进一步确定可能存在的阴离子，应该补充的实验设计是__________________。